package main.leetcode.clockin.September;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
 * 37. 解数独
 *
 * <p>编写一个程序，通过已填充的空格来解决数独问题。
 *
 * <p>一个数独的解法需遵循如下规则：<br>
 * 数字 1-9 在每一行只能出现一次。 <br>
 * 数字 1-9 在每一列只能出现一次。 <br>
 * 数字 1-9 在每一个以粗实线分隔的 3x3 宫内只能出现一次。 空白格用 '.' 表示。
 *
 * <p>Note:<br>
 * 给定的数独序列只包含数字 1-9 和字符 '.' 。 <br>
 * 你可以假设给定的数独只有唯一解。 <br>
 * 给定数独永远是 9x9 形式的。
 */
public class day15 {
    private Map<Integer, Set<Character>> row;
    private Map<Integer, Set<Character>> column;
    private Map<Integer, Set<Character>> block;
    private List<int[]> spaces;
    private boolean res;

    public static void main(String[] args) {
        char[][] board =
                new char[][] {
                    {'5', '3', '.', '.', '7', '.', '.', '.', '.'},
                    {'6', '.', '.', '1', '9', '5', '.', '.', '.'},
                    {'.', '9', '8', '.', '.', '.', '.', '6', '.'},
                    {'8', '.', '.', '.', '6', '.', '.', '.', '3'},
                    {'4', '.', '.', '8', '.', '3', '.', '.', '1'},
                    {'7', '.', '.', '.', '2', '.', '.', '.', '6'},
                    {'.', '6', '.', '.', '.', '.', '2', '8', '.'},
                    {'.', '.', '.', '4', '1', '9', '.', '.', '5'},
                    {'.', '.', '.', '.', '8', '.', '.', '7', '9'}
                };
        new day15().solveSudoku(board);
        System.out.println(Arrays.deepToString(board));
    }

    public void solveSudoku(char[][] board) {
        row = new HashMap<>(9);
        column = new HashMap<>(9);
        block = new HashMap<>(9);
        spaces = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            row.put(i, new HashSet<>());
            column.put(i, new HashSet<>());
            block.put(i, new HashSet<>());
        }
        int m = board.length;
        int n = board[0].length;
        for (int i = 0; i < m; ++i) {
            for (int j = 0; j < n; ++j) {
                if (board[i][j] != '.') {
                    mark(i, j, board[i][j]);
                } else {
                    spaces.add(new int[] {i, j});
                }
            }
        }
        backTrack(board, 0);
    }

    private void mark(int i, int j, char k) {
        row.get(i).add(k);
        column.get(j).add(k);
        block.get((i / 3) * 3 + (j / 3)).add(k);
    }

    private boolean check(int i, int j, char k) {
        return row.get(i).contains(k)
                || column.get(j).contains(k)
                || block.get((i / 3) * 3 + (j / 3)).contains(k);
    }

    private void clear(int i, int j, char k) {
        row.get(i).remove(k);
        column.get(j).remove(k);
        block.get((i / 3) * 3 + (j / 3)).remove(k);
    }

    private void backTrack(char[][] board, int index) {
        if (index == spaces.size()) {
            res = true;
            return;
        }
        int[] coordinate = spaces.get(index);
        int i = coordinate[0], j = coordinate[1];
        for (char k = '1'; k <= '9' && !res; k++) {
            if (!check(i, j, k)) {
                board[i][j] = k;
                mark(i, j, k);
                backTrack(board, index + 1);
                clear(i, j, k);
            }
        }
    }
}
